DE3213235A1 - Visiereinrichtung - Google Patents

Description

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Fg/Kr

DIEHL GMBH & CO., D-8500 Nürnberg

Visiereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Visiereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Eine solche Visiereinrichtung ist aus der DE-OS 23 34 968 bekannt. Dort werden Entfernungs- und Bewegungsdaten des zu bekämpfenden Zielobjektes in eine mechanische Verstelleinrichtung für einen Kreuzmarkenträger manuell eingegeben,dessen Verschiebung aus der Visißrachse auch durch Vorgabe ballistischer Kennwerte der benutzten Munition beeinflußt wird, die ebenfalls über Stelleinrichtungen nadi Maßgabe bestimmter Skalenteilungen vorzugeben sind. Diese mechanische Verstelleinrichtung der Visiereinrichtung nach Maßgabe mehrerer, oft sich häufig ändernder Paramter ist aber sehr aufwendig und störanfällig; und die Funktionstüchtigkeit einer

.15 solchen Visiereinrichtung ist darüberhinaus auch entscheidend dadurch begrenzt, daß die manuell einzugebenden Entfernungs- und Bewegungswerte bezüglich des zu bekämpfenden Zielobjektes vom Schützen zu schätzen sind, also je nach den Umgebungsgegebenheiten und der persönlichen Erfahrung des Schützen starken Ungenauigkeiten unterworfen s ind.

In Erkenntnis dieser Mangel einer bekannten Visiereinrichtung mit Zielmarken-Versatz aus der Visierlinie nach Maßgäbe des wünschenswerten Vorhalts und Anhalts liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgernäße Visiereinrichtung zu schaffen, die erhöhte Treffergenauigkeit

aufgrund geringerer Abhängigkeit von der jeweiligen persönlichen Erfahrung des Schützen verspricht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, daß die Visiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zusätzlich nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 ausgestaltet ist.

Diese Lösung zeichnet sich insbesondere durch höhere Treffersicherheit bei geringerer Störanfälligkeit aus, weil der Zielmarken-Versatz im Zielbild nicht mehr mechanisch hervorgerufen wird und diesem Versatz objektivierte Zielobjekt-Parameter zugrunde liegen, die vom Schützen einfach und ohne Einsatz besonderer persönlicher Erfahrungen gewinnbar sind und unmittelbar in die Zielmarken-Ablage steuerung eingespeist werden.

Dabei wird im Rahmen der Erfindung von der als solchen bekannten Impulslaufzeit-Meßtechnik zur Entfernungsbe-Stimmung in Verbindung mit einer aus der Querbewegungs-Erfassung gewonnenen Winkelgeschwindigkeitsmessung Gebrauch gemacht J für welche nicht nur auf eine vom Schützen durchzuführende Zeitmessung (Zeitdauer der Bewegung des im Zielbild dargestellten Zielobjektes zwischen zwei Maßmarken bei raumstarr ausgerichtetem Visier) zurückgegriffen wird, sondern es wird ein unmittelbar wirkender Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer eingesetzt, wie er etwa als piezokeramischer "roll-rate sensor" als solcher bekannt ist. Für die im Zielbild darzustellende Marke wird ein elektrisch angesteuertes elektrooptisches Display, wie es als solches etwa aus der Technik der Informationsdarstellung mittels rasterförmiger Matrix-Anordnungen bekannt ist, eingesetzt, das ohne irgendwelche mechanische Verschleißerscheinungen einen raschen Wechsel zwischen unterschiedlich einzublendenden Marken, gegebenenfalls mit wechselnder optischer Kennung, ermöglicht.

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Dadurch ist zugleich eine einfache Handhabung dieser erfindungsgemäßen Visiereinrichtung eröffnet, indem der Schütze, bei optischer Aufnahme

eines zu bekämpfenden Zielobjektes, über eine Pretrigger-Stellung des Geschütz-Abzuges zunächst eine automatische Entfernungsmeßzeitspanne startet,während derer die Visiermarke auf der Visierachse mit dem Zielobjekt-Bild in'Deckung zu halten ist; woraufhin automatisch auf die dagegen versetzte Zielmarkendarstellung umgeschaltet wird, deren Lage unmittelbar aus den Meßergebnissen und aus eingespeicherten ballistischen Geschoßparametern gewonnen ist, die also bei Deckung mit dem Zielobjekt-Bild den notwendigen Vorhalt und Anhalt für optimale Trefferwahrscheinlichkeit sicherstellt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche anhand eines einpoligen Blockschaltbildes vereinfacht dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:

Fig. 1 In nicht-maßstabsgerechter Übersichtsdarstellung Prinzipaufbau und Anwendungsprinzip pe der erfinderungsgemäßen Visiereinrichtung,

Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für

eine monokulare Optik in der Visiereinrichtung nach Fig. 1 und

^₀ Fig. 3 ein Beispiel für einen Display-Einbau in

ein Zielfernrohr.

Die in Fig. 1 skizzierte Visiereinrichtung 1 dient der Ausrichtung einer Feuerwaffe, insbesondere einer Handfeuer-,twaffe - deren Abzug 2 skizziert dargestellt ist - auf ein mittels eines ballistischen Geschosses zu bekämpfendes Zielobjekt 3. Dazu beobachtet der Schütze durch ein in die Visiereinrichtung 1 eingebautes oder daran angebautes Zielfernrohr 4 (Fig.2) das sich bewegende Zielobjekt 3, des-

sen Abbild 3^! im Zielbild 5 dargestellt wird.

Im Zentrum des Zielbildes 5 ist eine Visiermarke 6 darstellbar. Wenn das Zielobjekt-Abbild 3^f sich mit der Visiermarke 6 deckt, ist die Visierachse 7 der Visiereinrichtung 1 und damit auch des Zielfernrohres 4 sowie die Visierachse 7^f einer Entfernungsmeßeinrichtung 8 (deren Optik 9 mit derjenigen des Zielfernrohres k apparativ vereinigt sein kann) genau auf das Zielobjekt 3 ausgerichtet. -10 Es ist jetzt eine Messung der Entfernung 10 von der Visiereinrichtung 1 zum Zielobjekt 3 mittels der Entfernungsmeßeinrichtung 8 möglich, sowie mittels einer Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung 11 eine Bestimmung der Bewegungsparameter des Zielobjekts 3 relativ zur Visiereinrichtung 1.

Aufgrund der Bewegung des Zielobjektes 3 und insbesondre aufgrund der Ballistik des zu verschießenden Geschosses (bei dem es sich beispielsweise um großkalibrige, langsamfliegende Panzerabwehrmunition handelt) ist für den Ab- schuß jedoch ein Anhalt (Elevationswinkel) und ein Vorhalt (Zielrichtungs-Vorverlegung in Bewegungsrichtung des Zielobjektes 3) einzurichten, nämlich nach Maßgabe der ak- *"' tuell ermittelten Bewegungs- und Entfernungsparameter des Zielobjekts 3 unter Berücksichtigung der ballistischen Parameter der zur Verfügung stehenden Geschosse.

Ein Rechner 12 in der Visiereinrichtung 1 berechnet aus den aktuellen, von der Entfernungsmeßeinrichtung 8 und von der Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung 11 ermittelten Werten,unter Berücksichtigung der ballistischen Geschoßparameter die mittels eines - vorzugsweise austauschbaren LESE-Speichers 13 vorgegeben sind, den für den Schuß erforderlichen Anhalt und Vorhalt, d.h. die für einen Treffer erforderliche Ablage der Geschoß-Abschußrichtung aus der Visierachse 7. Der Rechner 12 dient als Zielmarken-

Steueranordnung zur Darstellung einer nach Maßgabe von erforderlichem Anhalt und Vorhalt aus der Visiermarke 6 verlegten Zielmarke 14 auf dem Zielbild 5. Im LESE-Speicher sind, vorzugsweise die ballistischen Parameter für unter-Echiedliche Geschosse gespeichert, so daß der Schütze nach Maßgabe des für den nächsten Schuß ausgesuchten Geschosses ' durch manuelle Umschaltung am Speicher 13 die gerade gültigen Parameter für Verarbeitung im Rechner 12 zum Auslesen bereitstellen kann. Eine noch bedienungsfreundlichere Wei-

1C terbildung ist durch die in Fig. 1 angedeutete Wirkverbindung 32 berücksichtigt. In diesem Falle erfolgt die Bereitstellung der Geschoß-Parameter im Speicher 13 nicht mehr manuell, sondern selbstwirkend über z.B. mechanische oder magnetische mittels eines Sensors 34 abfragbare Kodierinformationen an der Geschoß-Hülle im Zuge des Ladens des Geschosses in das Abschuß-Waffenrohr 33.

Die vom Rechner 12 berechneten Vorhalt- und Anhalt-Werte speisen eine Zvreikoordinaten-Darstellsteuerschaltung 15, "um, nach rechnerischer Bestimmung der für den Abschuß erforderlichen Vicierachsen-Ablage, die Darstellung der Visiermarke 6 zu löschen und durch eine ablagegemäß dagegen versetzte Darstellung der Zielmarke 14 - im Wege einer Polarkoordinaten- oder einer karthesischen Koordinatenansteuerung der Bilddarstellung - zu ersetzen. Indem nun die Visiereinrichtung 1 verschvrenkt wird, bis die Zielmarke 14 mit dem Abbild des Zielobjektes 3' zur Deckung gelangt, ist die abschußoptimierte Ausrichtung des entsprechend mitgeführten Waffenrohres 33 des Geschützes erreicht.

Zur Bestimmung der momentangen Entfernung 10 unter Zieldeckuiig mit der Visiermarke β v/ird von einer Ablaufsteuerschaltung 16 (die bevorzugt im Rahmen des Rechners 12 realisiert, in Fig. 1 jedoch zur Erhöhung der Übersichtlichkeit separat dargestellt ist) ein als solcher

bekannter Laser-Pulser 17 über eine voreingestellte Meßzeitspamie periodisch getriggert, der seinerseits eine Laserciode 1Ξ periodisch erregt. Dadurch wird eine Folge von Lichtblitzen 19 Kit einer Spektralstrahlung, die im nahen Ir.frarotbereich liegt, ausgelöst: jene werden durch die Optik 9 längs der Visierlinie 7 bzw. 7' auf das Zielobjekt 3 gerichtet und auf gleichem Wege in umgekehrter Richtung als Lichtreflexionen 20 wieder erpfangen, um mittels einer Avalanchediode 21 in ein Empfangssignal umgewandelt zu werden. Schon vor Eintreffen der jeweiligen Lichtreflexion 20 vom Zielobjekt 3 wurde diese Empfangs-Diode 21 von einem aus dem zugeordneten Lichtblitz 19 ausgeblendeten Signalanteil angeregt, der durch eine Scheidewand 22 hindurch über eine optische Trigger-Kopplung in Form eines Lichtleiters 33 übertragen wurde.

Wie in Fig. 2 skizziert, kann,anstelle der Parallelanordnung der Dioden 18 und 21 beiderseits einer Scheidewand innerhalb des direkten Strahlenganges der monoJcularen Optik 9,vorteilhafter die Empfangs-Diode 21 daraus herausgelegt sein. Die Entkoppelung zwischen Laser-Pulser 17 und Lichtreflexionen 20 erfolgt dann mittels eines Strahlteilers 36 in Form eines geneigt im Strahlengang stehenden richtungsabhängig halbdurchlässigen Spiegels»

Bei Anregung der Empfangs-Diode 21 über den Lichtleiter wird eine bistabil umschaltende Start-Stop-Einrichtung 24 gesetzt, die bei Auftreten des nächstfolgenden Empfangssignales, ausgelöst von der alsbald danach eintreffenden Lichtreflexion 20, wieder zurückgesetzt wird. Während des aktivierten Zustandes jener Start-Stop-Einrichtung 24 werden in einem Zähler 25 Referenzimpulse gezählt, die von einem quarzstabilisierten Oszillator 35 als zeithaltender Schaltung geliefert werden. Das Zählergebnis über eine

AktivierungsZeitspanne der Einrichtung 24 - unter rechnerischer Berücksichtung der Ausbreitungsgeschwindigkeit

1O

des Lichtblitzes 19 in umgebenden Medium - ist direkt ein Ι'αΓ: für die gesuchte Entfernung 10.

Im Interesse der Störsicherheit ist der Empfangs-Diode 21 ein schnalbandiges optisches Filter 26 (etwa ein Interferenzfilter) vorgelagert und der Start-Stop-Einrichtung 24 ein Diskriffiinator-Verstarker 27 vorgeschaltet, welcher nur von der Empfangs-Diode 21 gelieferte Pegel oberhalb eines vorgegebenen Störschwellen-Wertes verarbeitet, nämlich auf den logischen Pegel und die Impulsform für die Ansteuerung der Start-Stop-Einrichtung 24 umsetzt. Ebenfalls im Interesse der Störsicherheit bei der Ermittlung der Entfernungs-Meßwerte werden, beispielsweise aus der AblaufSteuerschaltung 16, der Verstärker 27, die Start-Stop-Einrichtung 2k und der Zähler 25 (dieser nach "Null"-Setzen) jeweils ab Beginn einer jeden Lichtblitz-Laufzeitspanne nur für eine vorgegebene Auswertespanne freigegeben. Innerhalb einer Meßzeitspanne laufen mehrere solcher Auswertezeitεmannen pd, und aus den dabei ermittelten Entfernungswerten wird in Rechner 12 der maßgebliche Wert für die Entfernung 10 gemittelt; wobei in die Funktion des Rechners 12 auch die bezüglich der Meßeinrichtung S beschriebenen Funktionen zur Signalverarbeitung hinter der Empfangs-Diode 21 einbezogen cein können.

Eine Meßzeitspanne wird dadurch ausgelöst, daß der Schütze im zu überwachenden Raumbereich visuell ein lohnendes Zielobjekt 3 aufnimmt und den Abzug 2 aus der Ruhestellung ZZ bis zur Aktivierung eines Pretrigger-Signalgebers 29 (der entgegen der Prinsipdarstellung in Fig. 1 auch als nichtohmscher Kontakt ausgebildet sein kann) anzieht. Dadurch werden die Ablaufsteuerschaltung 16 und von dieser die' Funktionen der Entfernungsmeßeinrichtung ε, der Winkelgeschwiiidigkeitsrneßeinrichtung 11 und der Darstellsteuerschaltung 15 - letztere zur Einblendung der Visiermarke 6

ins Zentrum des Zielbildes 5 - für die \^rorce£ebene Meßzeitspanne aktiviert. Während dieser Meßzeitspanne versucht der Schütze, die Visiereinrichtung 1 ständig so zu verschwenken, daß die Visiermarke 6 uiid das Zielobjekt-Abbild 3' in Deckung miteinander·verbleiben, damit die Messungen möglichst fehlerfrei durchgeführt v/erden können.

Mit Ablauf der apparativ vorgegebenen Meßzeitspamie schaltet die Ablaufsteuerschaltung 16 - bei der es sich um eine programmierte Zeitgeberschaltung handeln kann - den Rechner 12 um auf Ausgabe der notwendigen Anhalt- und Vorhaltv;erte zur entsprechenden Ansteuerung der Darstellsteuerschaltung 15, die unter Abschaltungen der Visiermarke β nun die dagegen versetzte Zielmarke 14 im Zielbild 5 in Erscheinung treten läßt. Der Schütze zieht den Abzug 2 nun weiter durch (dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt), und sobald er die Visiereinrichtung 1 derart verschenkt hat, daß nun das Zielobjekt-Abbild 3' mit der Ablage-Zielmarke 14 in Deckung liegt, zieht der Schütze den Abzug 2 ganz durch, damit der Zündgeber 30 aktiviert und das Geschoß aus dem Rohr 33,mit optimalem Vorhalt und Anhalt für einen Treffer, abgefeuert vd.rd.

Für die Ilarkendarstellung im Zielbild 5 kann in als soleher bekannter Weise eine optische Einblendung mittels halbdurchlässiger Spiegel erfolgen. Zweckmäßiger, de raumsparender im Aufbau, ist es, gemäß der Prinzipdarstellung von Fig. 2 ein elektrooptisches Displa3^r 31 innerhalb des Zielfernrohres 4 am Orte eines Zwischenbildes im optischen Strahlengang anzuordnen. In solchem Falle handelt es sich um ein Display 31 für Durchlicht-Betrieb, also um ein Display, das nur regional (nämlich für die Markendarstellung) undurchsichtig steuerbar ist.

Als solches Displajr 31 eignet sich insbesondere eine mit flüssigliristallinem Material gefüllte scheibenförmige Zelle,

eine elektrochrorne Zelle oder eine piezokeramische Scheibe, deren Molekül-Grundorientierung bzw. Polarisierungsrichturig für einen bestirnten elektrischen Feldzustand ein durchsichtiges Display 31 ergibt; wobei - wie aus der Punktmatrix-Displaytechnologie als solches bekannt - mittels zweier Gruppen von gekreuzt zueinander verlaufenden streifenförmiges Elektrodenpaaren eine karthesische oder Polarkoordinaten-Unterteilung für individuelle Ansteuerung der einzelnen Teilflächen erfolgt. Durch entsprechende Ansteuerung nebeneinander liegender Teilflächen aus der Zweikoordinaten-Darstellsteuerschaltung 15 werden kreuzförmige Symbole - vorzugsweise unterschiedlicher Geometrie und möglicherweise sogar unterschiedlicher Einfärbung für einerseits die Visiermarke 6 und andererseits die danach erscheinende Zielmarke 14 - in der Fläche des Display 31 und damit im Zielbild 5 hervorgerufen. Eine Darstellsteuerschaltung 15 für ein solches Display 31 kann als Zeilen- und Spalten-Matri;:adressierschaltung ausgelegt sein, wie z.B. in der EP-OS 26494 beschrieben.

Die Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung 11 basiert bevorzugt, wie schon erwähnt, auf einem kommerziellen Piezo-Vinkelabtastersystem "MTSON angular rate sensor". Sie kann aber auch auf einem Relativbewegungsdetektor beruhen, bei dem über ein elektrooptisch abgetastetes optisches Gitter nach Maßgabe der Querbewegung eines strahlenden oder reflektierenden Objektes gegeneinander phasenverschobene Signalpaare gewonnen werden, wie für einen spezifischen (anderen) Einsatzfall in der DE-PS 24 54 299

JO näher erläutert.

Bezugszeichenliste

1 Visiereinrichtung (an einer Schußwaffe)

2 Waffen-Abzug

3 Zielobjekt (vor 1)

3' Zielobjekt-Bild (in 5)

4 Zielfernrohr (von 1)

5 Zielbild (in 4)

6 Visiermarke (auf 7 in 5)

7 Visierachse (durch 4 bzw. 9)

8 Entfernungsmeßeinrichtung (von 1)

9 Optik (von 8 gegebenenfalls in 4)

10 Entfernung (zwischen 1 und 3)

11 Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung (in 1)

12 Rechner (hinter 8/11/13)

13 LESE-Speicher (für ballistische Geschoßparameter)

14 Zielmarke (statt 6 und dagegen versetzt in 5)

15 Zweikoordinaten-Darstellsteuerschaltung (hinter 12 für 6/14)

16 Ablaufsteuerschaltung (für koordinierten Betrieb von 8,11,12

und 15)

17 Laser-Pulse (für 18)

18 Laserdiode (für 19)

19 Lichtblitz (zur Laufzeit-Bestimmung von 10)

20 Lichtreflexion (von 19 an 3)

21 Empfangs-Diode (für 20)

22 Scheidewand (zwischen 18 und 21)

23 Lichtleiter (zum optischen Triggern von 21 aus 18)

24 Start-Stop-Einrichtung (für 25)

25 Zähler (zur Pulslaufzeitbestimmung für Ermittlung von 10)

26 optisches Filter (vor 21)

27 Diskriminator-Verstärker (hinter 21)

28 Ruhestellung (von 2)

Si-nLlgeber (an 2)

JO Zluia^eber (vor. 2)

51 elelitrooptisches Display (zur Darstellung von β/1^ζ; in

32 Uns chalt-VJirkverbindung

33 Abschuß-Vfcffenrohr für ein Geschoß 3^l< Sensor (in 33 iür 32)

35 Oszillator (in S für 25)

36 Strahlteiler

1S

Leerseite

Claims (1)

1. Fg/Hr.

   Ansprüche

   1. Visiereinrichtung (1) mit einer Zielmarkensteueranordnung, die über Vorgabeeinrichtungen nach Maßgabe der Ziel-Entfernung (10), der Ziel-Bewegung und der Ballistik zu verschießender Geschosse ansteuerbar ist, zur Berücksichtigung des treffererforderlichen Vorhalts und Anhalts in einem Versatz der Zielmarke (14) aus der Visierachse (7) der Visiereinrichtung (1) heraus, gekennzeichnet durch
   eine Entfernungs-Meßeinrichtung (8) und eine Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung (11), die von einem Pretrigger-Signalgeber (29) eines Schußwaffen-Abzugs (2) für eine vorgegebene Meßzeitspanne, während derer aus der Darstellsteuerschaltung (15) im Zielbild (5) eine in der Visierachse (7) liegende Visiermarke (6) dargestellt ist, einschaltbar sind und zusammen mit einem umschaltbar auslösbaren LESE-Speicher (13) für ballistische Geschoßparameter einen elektronischen Rechner (12) ansteuern, der am Ende der Meßzeitspanne die Darstellsteuerschaltung (15) zur Abgabe von Koordinaten-Informationen für die versetzte Darstellung der Zielmarke (14) ansteuert, mit Darstellung der Visiermarke (6) bzw. der Zielmarke (14) durch regionale elektrische Ansteuerung eines gerasterten elektrooptischen Display (31).

   2. Visiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine zentrale Ablaufsteuerschaltung (16) für die

   ... 11

   Freigabe und die Beendigung der Meßzeitspanne sov.'ie für v:ährenddessen sich \viederholende Funktionsabläufe der Entfernungsmeßeinrichtung (3) und der Vinkßlgeschv/indigkeitsmeßeinrichtung (11) vorgesehen ist.

   3. Visiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Ablaufsteuerschaltung (16) von Pretrigger-Sig-

   nalgeber (29) auslösbar ist.
   10

   k. Visiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (8) eine Lichtblitze (19) aussendende Laserdiode (18) und eine Lichtreflexionen (20) aufnehmende Empfangs-Diode (21) im Strahlengang einer monookularen Meß-Optik (9) aufv.^reist, zwischen denen eine optische Trigger-Kopplung

   (23) ausgebildet ist.

   5. Visiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Meß-Optik (9) Bestandteil der optischen Einrichtung des Visier-Zielfernrohres (4) ist.

   6. Visiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche ,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das elektrooptische Display (31) im Durchlichtbetrieb, mit lokaler opaker Markenausbildung, an der optischen Position eines Zvrischenbildes im Strahlengang eines Visier-Zielfernrohres (4) angeordnet ist.

   7. Visiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
   daß die umschaltbare Bereitstellung ballistischer

   12

   Geschoi-Parfinieter in: Speicher (13) über einen Sensor (3m) für e.n den Geschossen enthaltene Kodieriiiforzi?.-tion erfolgt, mit dem das Abschu.?-Vfeffenrohr (3Γ) aus gestattet ist.